Разработка и исследование ультразвукового абсорбционного капнометра

• Автор: Курышев, Валерий Викторович
• Шифр специальности: 05.11.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Рязань
• Количество страниц: 162 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Измерение концентрации ССЬ в современной медицинской практике
1.1. Методика и аппаратура капнометрии
1.2. Практические аспекты использования капнометрии
1.2.1. Использование капнометрии в терапии дыхательной патологии
1.2.2. К вопросу оснащения капнометрами отечественных медицинских учреждений
1.3. Обзор методов измерения концентрации С02 в выдыхаемом воздухе .
1.3.1. Масс-спектроскопия
1.3.2. Оптико-акустический метод
1.3.3. ИК - абсорбционный метод
1.3.4. Ультразвуковые методы
1.4. Постановка целей и задач работы
1.5. Выводы
2. Исследование процессов распространения ультразвука в выдыхаемом воздухе
2.1. Состав и термодинамические параметры выдыхаемого воздуха
2.2. Определение коэффициента поглощения ультразвука
2.2.1. Расчёт классического поглощения
2.2.2. Разработка модели релаксационного поглощения ультразвука выдыхаемым воздухом
2.2.3. Расчёт изменения коэффициента поглощения
2.3. Расчёт изменения скорости ультразвука
2.4. Обоснование выбора УЗ - абсорбционного метода
2.5. Обоснование выбора рабочей частоты УЗ — датчика
2.6. Оценка дополнительной погрешности УЗ - абсорбционного капнометра
2.7. Выводы
3. Экспериментальное определение коэффициента поглощения ультразвука
выдыхаемым воздухом
3.1. Разработка конструкции ультразвукового датчика
3.2. Экспериментальное определение параметров пьезодатчиков
3.3. Разработка методики измерения коэффициента поглощения
3.4. Структура экспериментального стенда
3.5. Проведение эксперимента
3.6. Обсуждение результатов экспериментов
3.7. Выводы
4. Разработка УЗ - абсорбционного капнометра и результаты его практического применения
4.1. Разработка схемы УЗ - абсорбционного капнометра
4.2. Исследование составляющих погрешности измерения
4.2.1. Организация процедуры измерения концентрации СО?
4.2.2. Расчёт инструментальной погрешности
4.2.3. Оценка полной погрешности измерения
4.3. Разработка измерительной камеры
4.4. Экспериментальное исследование макета УЗ - абсорбционного
капнометра
4.5. Результаты практического применения УЗ - абсорбционного метода
измерения концентрации С
4.6. Выводы
Заключение
Библиографический список
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
В последнее время в связи со значительным ухудшением экологической ситуации и, в частности, качества атмосферного воздуха, значительно возросла распространённость дыхательных заболеваний. Согласно данным Госкомстата России, доля заболеваний, связанных с патологией системы дыхания, на сентябрь 1998 года составляла 73,1 % от всего числа неинфекционных заболеваний. В этой связи задача обеспечения лечебных учреждений средствами для диагностики дыхательной патологии в настоящее время является очень важной.
Одним из наиболее информативных методов диагностики дыхательной системы является капнометрия, заключающаяся в измерении концентрации углекислого газа в выдыхаемой газовой смеси. Анализ изменения концентрации СОг во времени (капнограммы) позволяет выявить ряд нарушений в работе дыхательного центра и заболеваний, таких как астма, различные формы дыхательной недостаточности, состояния, сопровождаемые гипервентиляционным синдромом (ГВС) и т. д. Приборы для анализа концентрации С02 (капнометры) применяются не только в функциональной диагностике, но и в реанимации и анестезиологии для оценки адекватности искусственной вентиляции лёгких.
Действие современных капнометров зарубежного производства и немногих отечественных разработок основано на избирательном поглощении молекулами С02 инфракрасного излучения (РЖ - абсорбционный метод). Проблемы инфракрасного газоанализа в работах российских учёных представлены трудами В.М. Чулановского, Б.И. Степанова, Д.К. Коллерова и др. Аппаратная реализация РЖ - абсорбционного метода сопряжена с рядом технологических трудностей (наличие сложной оптической схемы, необходимость компенсации влияния на датчик температуры, влажности и др.).
Методика капнометрии, получившая самое широкое распространение в мировой медицинской практике, практически не применяется в отечественных лечебно-профилактических учреждениях. Одной из основных причин является сравнительно высокая стоимость капнометра (на уровне 2...5 тыс. долл. США). Последствия сложившейся ситуации весьма серьезны, например, по оценке ряда анестезиологов, в 3/4 случаев причину смерти во время наркоза можно было

Рис. 1.12. Кривые, характеризующие релаксационный процесс: а) кривая дисперсии скорости звука, б) релаксационная кривая [63].